CC BY
12
УДК 621.923
ВЛИЯНИЕ УПРУГОЙ ДЕФОРМАЦИИ ИЗГИБА ПРИ ШЛИФОВАНИИ СПИРАЛЬНОЙ КАНАВКИ НА ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ КОНЦЕВОГО ИНСТРУМЕНТА Цветков Борис Викторович, аспирант (e-mail: [email protected]) Волков Дмитрий Иванович, д.т.н., профессор (e-mail: [email protected])
Рыбинский государственный авиационный технический университет имени П.А. Соловьева, г.Рыбинск, Россия
В данной статье представлены результаты исследования влияния упругих деформаций изгиба при шлифовании спиральной канавки на геометрические параметры осевого инструмента. Определены критические величины геометрических параметров влияющих на качество осевого инструмента. Осуществлен анализ влияния упругих деформаций изгиба на геометрические параметры в зависимости от типа осевого инструмента. Полученные данные могут служить основой для разработки методики определения оптимальных режимов резания, а также для составления рекомендаций по алмазному глубинному шлифованию монолитного твердосплавного инструмента.
Ключевые слова: шлифование спиральной канавки, упругая деформация изгиба, осевой инструмент
В настоящее время машиностроительное производство претерпевает значительные изменения, это связано с моральным износом и выходом из строя устаревшего парка станков, повсеместное применение которых, было распространено еще в советское время. На замену данному оборудованию приходят многооперационные обрабатывающие центры с ЧПУ, автономность и автоматизация которых, значительно снижает трудоемкость, а также исключает человеческий фактор при обработке деталей. Технология обработки деталей на таком оборудовании предъявляет высокие требования к режущему инструменту по точности, жесткости и эксплуатационным свойствам. Поэтому в данной области широкое распространение получил монолитный твердосплавной инструмент.
Зачастую, по причине отсутствия научно обоснованных рекомендаций, обработка монолитного инструмента различных типоразмеров осуществляется на одних и тех же режимах резания, а для инструмента малого диаметра, во избежание «отжима» консольно закрепленной заготовки, устанавливаются заниженные режимы, что приводит к увеличению времени обработки и стоимости обрабатываемого инструмента. Таким образом, с целью оптимизации режимов резания необходимо определить влияние нагрузки возникающей в процессе шлифования на геометрические парамет-
ры обрабатываемого инструмента.
Наибольшее влияние на «отжим» заготовки, а как следствие отклонение геометрических параметров инструмента, оказывает операция шлифования спиральной канавки (рис.1), поскольку она отличается высокой интенсивностью съема материала, а также продолжительным контактом шлифовального круга и заготовки.
е
Рисунок 1 - Схема действия составляющих силы резания при шлифовании спиральной канавки
При шлифовании спиральной канавки концевого инструмента имеет место силовое воздействие алмазного круга на обрабатываемую заготовку, что приводит к возникновению упругой деформации изгиба [1], которая вызывает такие геометрические отклонения как: появление конуса сердцевины, отклонение величины переднего угла по периметру, неравномерная ширина зуба и цилиндрической ленточки (на сверлах, зенкерах, развертках). Все эти отклонения могут привести к отбраковке обрабатываемого инструмента.
На основании экспериментальных данных полученных в ходе данного исследования было выяснено, что деформации изгиба заготовок из сплава ИЮБ, наиболее распространенного при изготовлении монолитного твердосплавного инструмента, существенны для осевого инструмента диаметром до 6 мм. Поэтому расчетные данные, указанные в статье приводятся для инструмента 06 мм как наиболее жесткого из данной группы.
Характер воздействия упругой деформации изгиба на параметры спиральной канавки отображен на рисунке 2. Как можно видеть из рисунка 2 отклонения параметров спиральной канавки не характеризуются постоянной величиной, а изменяются от начала режущей части инструмента к хвостовику, что вызвано увеличением жесткости балки к месту её закрепления. По данной причине возникают такие отклонения как неравномерность ширины зуба, цилиндрической ленточки (рис.2) и диаметра сердцевины.
А-А
В-В
Рисунок 2 - Схематичное изображение спиральной канавки в «распрямленном» виде (слева - без нагрузки; справа - под нагрузкой), где dс, йс' - диаметр сердцевины; Ь, Ь'-ширина зуба; у,у] - передний угол; с, С - глубина измерения переднего угла; /- смещение спиральной канавки
относительно оси зуба.
Уменьшение величины диаметра сердцевины в результате упругих деформаций изгиба заготовки в процессе шлифования имеет особо негативное влияние для свёрл, так как их конструктивной особенностью является увеличение диаметра сердцевины от начала к концу режущей части [2].
Диаметр сердцевины инструмента (или обратная величина - высота зуба), определяет такие свойства инструмента как жесткость, способность размещения и отвода стружки из зоны резания, имеет важное значение, но не является критическим параметром. Поэтому в зависимости от типоразмера, предельные отклонения на диаметр сердцевины большинства отечественных инструментов устанавливаются йс±(0,5^ 0,1) мм [3].
Поскольку одна спиральная канавка формирует только половину допуска, с точки зрения критериев оптимизации за величину предельного отклонения для йс следует принимать 0,1 мм.
Величина изменения параметров ширины зуба, ширины цилиндрической ленточки (Рис.3) и угловой ленточки 1-го заднего угла зависит от формы спиральной канавки [4].
В
Рисунок 3 - Неравномерность цилиндрической ленточки у сверла.
Поскольку допуск на эти параметры в зависимости от типоразмера составляет Ъ±(0,05^0,1 мм) [3], были получены значения величины упругой деформации заготовки, при которых параметры: увеличение ширины зуба АЬ(\) и увеличение ширины цилиндрической и угловой ленточки 1- го заднего угла / равны 0,1 мм (табл. 1)
ЛЪ = Ъ'-Ъ, (1)
где Ъ - ширина зуба инструмента заданная; Ъ' - ширина зуба инструмента после обработки.
Показатель 5тах характеризует величину упругой деформации, при достижении которой, геометрические параметры инструмента выйдут из поля допуска и как следствие инструмент будет признан негодным.
Таблица 1
количество зубьев (форма канавки) ЛЪ, мм 5тах, мм /, мм 5тах, мм
фреза, г = 2 0,1 0,1 0,1 0,32
фреза, г = 3 0,1 0,057 0,1 0,43
фреза, г = 4 0,1 0,051 0,1 0,75
сверло,г = 2 0,1 0,062 0,1 0,12
Рисунок 4 - Увеличение ширины зуба (а), угловой (б) и цилиндрической ленточки (в) и ленточек1- го заднего угла
Упругая деформация изгиба 5, возникающая при шлифовании спиральной канавки, в зависимости от типоразмера инструмента и режимов обра-
ботки, в большинстве случаев не превышает 0,2 мм. В связи, с чем можно сделать заключение, что влияние данного параметра на цилиндрическую и угловую ленточку 1-го заднего угла / является значимым лишь для формы канавки соответствующей заготовке сверла. Это связано с симметричным строением канавки и направлением действия "отжимающей" нагрузки
а) б)
Рисунок 5 - Смещение канавки под действием нагрузки в зависимости от её формы для заготовок фрезы (а) и сверла (б)
Одним из наиболее важных параметров осевого инструмента является величина переднего угла у, так как данный угол определяет остроту режущей кромки, и, как следствие, условия резания. Однако в результате смещения спиральной канавки под влиянием нагрузки происходит отклонение угла на глубине измерения с. Глубина измерения переднего угла, определяется условиями работы инструмента и назначается конструктором либо имеет табличное значение для стандартного инструмента. Величина предельного отклонения переднего угла в зависимости от требований к инструменту составляет у±(1°^2°) [3]. Результаты исследования влияния упругих деформаций изгиба 5 на величину переднего угла для инструмента с различной формой спиральной канавки приведены в таблице 2. Величина переднего угла определялась для инструмента 04 мм, при глубине измерения 0,3 мм.
Таблица 2
5, мм фреза, 2 = 2 фреза, 2 = 3 фреза, 2 = 4 сверло, 2 = 2
0 10,1° 10,1° 9,7° -2,4°
0,05 7,6° 7,5° 7° -4,5°
0,1 4,9° 4,7° 4° -6,3°
0,15 2° 1,7° 0,8° -8°
Как видно из таблицы 2, упругие деформации заготовки имеют значительное влияние на величину переднего угла. Так при «отжиме» заготовки фрезы z = 4 на 0,05 мм величина переднего угла увеличиться на 2,7°, что превышает значение половины допуска и при настройке на номинальное значение переднего угла и может привести к отбраковке изготавливаемого инструмента.
Таким образом, упругие деформации изгиба заготовки при шлифовании спиральной канавки концевого инструмента в зависимости от формы канавки и типа инструмента, имеют значительное влияние на её геометрические параметры. Каждый из данных параметров в зависимости от типа инструмента и требований чертежа обладает различными допусками, следовательно, задача сводится к определению максимального значения допустимой деформации изгиба, при которой все данные параметры будут гарантированно находиться в установленных пределах.
Учитывая все вышеизложенное можно сказать, что максимально допустимая величина деформации изгиба определяется множеством факторов, которые следует определять отдельно для каждого конкретного инструмента или же рассчитывать приближенное значение, основываясь на расчетных зависимостях для стандартного инструмента, полученных в ходе данного исследования. Определение этой величины позволит рассчитать предельные значения сил резания, при которых геометрические параметры спиральной канавки будут соответствовать требованиям чертежа.
Список литературы
1. Цветков, Б. В. Определение упругой деформации изгиба заготовки из сплава H10F при шлифовании спиральной канавки монолитного осевого инструмента /Б.В. Цветков, Д.И. Волков // Вестник Рыбинского государственного авиационного технического университета имени П. А. Соловьёва. - 2016. - №3 (38). - С. 32-37.
2. ГОСТ 17274 - 71. Сверла спиральные цельные твердосплавные. Короткая серия [Текст]. введ. 1971 - 11 -17. - М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. - 9 с.
3. ГОСТ 30893 - 2002. Основные нормы взаимозаменяемости. Общие допуски. Предельные отклонения линейных и угловых размеров с неуказанными допусками. [Текст]. - взамен ГОСТ 25676-83; введ. 2004 - 01 - 01. - Минск: Межгос. Совет по стандартизации, метрологии и сертификации; Москва: Изд-во стандартов, 2002. - 6 с.
4. ГОСТ 32405 - 2013. Фрезы концевые цельные твердосплавные. Технические условия [Текст]. - взамен ГОСТ 18372-73; введ. 2015 - 01 - 01. - М.: Стандартинформ, 2014. - 11 с.
Tsvetkov Boris Viktorovich, postgraduate student
(e-mail: [email protected])
VolkovDmitriIvanovich, Doc.Tech.Sci., professor
Federal State-Financed Educational Institution of High Education
«P.A. Solovyov Rybinsk State Aviation Technical University», Rubinsk, Russia
INFLUENCE OF ELASTIC BEND DEFORMATION TO MONOLITHIC AXIAL
TOOL GEOMETRY FOR A STAGE OF GRINDING OF A SPIRAL GROOVE
The paper introduces influence of elastic bend déformation to monolithic axial tool geometry
for a stage of grinding of a spiral groove. Quality critical parameters of tool geometry are
found. Impact analysis of elastic bends deformation to geometry of different type of axial tool. The obtain data could form the fundamentals for working out of new techniques of definition of optimum cutting conditions, and also for creation recommendations about a diamond deep grinding of the monolithic carbide material cutting tools.
Ключевые слова: grinding of monolithic axial tool, elastic bend deformation, axial tool
УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ БАНКОВСКИХ УСЛУГ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДОЛОГИИ LEAN Яковлева Ирина Андреевна, магистрант Научный руководитель: Юракова Татьяна Геннадиевна,
кандидат технических наук, доцент Белгородский государственный технологический университет
им. В.Г. Шухова
Понятие «Бережливое производство» пришло к нам из Китая. Еще в 1950 году Тайити Оно - основоположник бережливого производства, начал первые опыты оптимизации производства на заводе Тойота.
На базе разработок уже действующих научных школ, Таиши Оно возвел свою уникальную систему, которая получила название Производственная система Тойота. Чуть позже, в 1988 году, Джон Крафчик ввел в научный обиход термин «Lean production» («Бережливое производство»). В переводе от английского «lean production», — «стройное производство» — целая концепция управления производством, основанная на постоянном стремлении к устранению всех видов потерь. [3] Lean - тип мышления, которым должна обладать организация для достижения поставленных целей. В методологии Lean важно внимание не только высшего руководства, но и каждого сотрудника предприятия, полное вовлечение в процесс оптимизации организации.
Отправная точка бережливого производства — ценность потребителя. Со стороны конечного потребителя, продукт, товар или услуга нарабатывают действительную ценность только в том случае, когда происходит естественная обработка, изготовление этих составляющих. Сверхзадачей бережливого производства является устранение потерь. Слово «потеря» по-японски называется словом «муда» - означает потери, отходы, т.е. обозначает любую деятельность, потребляющая ресурсы без создания какой-либо ценности [2].
Опыт внедрения бережливого производства в России и в развитых странах имеет важную особенность, но имеет различие в способе применения. На российских предприятиях большое значение уделяется инструментам методологии Lean, а в зарубежных организациях большое внимание нацелено на формирование идеологии бережливого производства. Инструменты не работают без идеологии. Отсюда и произошло торможение в формировании бережливого производства на российском бизнес-рынке. Первыми
